理解操作系统：进程、线程与Linux进程通信

"该实验文件主要探讨了计算机操作系统中的进程与线程概念，以及它们在操作系统中的作用。实验旨在帮助学生深入理解进程的独立空间、进程与程序的区别、并发执行的本质，以及Linux系统中进程通信的基本原理，并涉及线程的相关知识。" 在计算机操作系统中，进程是一个核心概念。进程被定义为具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是操作系统分配资源和调度的基本单元。它具有五个基本特性：动态性、并发性、独立性、异步性和交互性。进程由程序、数据和进程控制块（PCB）组成，而程序则仅包含指令和数据，是静态存在的。一个程序可能对应多个并发执行的进程，每个进程都有自己的独立内存空间。 进程的创建通常通过系统调用如`fork()`来实现，这会创建一个新的进程，新进程与原进程共享大部分资源，但拥有独立的PCB。此外，`clone()`系统调用用于创建线程，线程是轻量级的进程，它们共享同一进程的资源，包括程序空间，但有自己的栈和少量线程特定数据。 线程的引入使得多任务处理更加高效，因为线程间的切换成本低于进程。在一个进程中，多个线程可以并发执行，共享内存空间，从而实现高效的通信和数据交换。线程的创建可以通过`pthread_create`等函数在Unix/Linux系统中实现，每个线程都有自己的程序计数器（PC）、栈和局部变量，但全局变量和其他资源是所有线程共享的。 在Linux系统中，进程间通信（IPC）是一种重要的机制，用于不同进程间的数据交换。常见的IPC方式包括管道、信号量、消息队列、共享内存等。理解这些通信方式有助于设计并实现多进程协作的程序。 实验的目标不仅在于理论学习，还要求学生通过实践操作来掌握这些概念，例如编写C语言程序来创建和管理进程和线程。通过这样的实验，学生能够更深入地理解操作系统的内部工作原理，以及如何有效地利用操作系统提供的服务进行并发编程。